JP2004511811A - 非反転画像を有する半透過型ディスプレイ - Google Patents

Abstract

半透過アセンブリは、吸収偏光子（６０６）と、吸収偏光子によって透過される光の少なくとも一部（６４２）を反射するように配置された第１の反射偏光子（６３２）と、を具備している。第２の反射偏光子（６０９）は、吸収偏光子と第１の反射偏光子との間に配置される。第２の反射偏光子は、吸収偏光子において吸収可能な偏光を有する第１の反射偏光子によって透過される光（６４４）を反射し、吸収偏光子によって透過される光（６４２）を第１の反射偏光子に向かって透過する。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的に、ディスプレイに関し、さらに詳細には、アンビエント照明下で作用し、さらにバックライトも備えている半透過ディスプレイに関する。
【０００２】
背景
マイクロプロセッサに基づく技術の物理的な縮小は、携帯型パーソナルコンピュータ、マルチポケットブック、無線電話、ポケットベルの開発につながっている。これらの装置と、置時計、腕時計、計算機などの他の装置のすべては、電池交換および充電の有効な作動期間を長くするために、電力消費の少ないデータディスプレイスクリーンを共通に必要としている。
【０００３】
このような装置におけるディスプレイの最も一般的なタイプは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。ＬＣＤは、照射源に基づいて分類される場合もある。反射型ディスプレイは、前方からディスプレイに入射する周辺光によって照射される。ＬＣＤの背後に配置されるブラシ研磨金属反射体などの反射面は、ＬＣＤによって透過された光を反射すると同時に、反射面に入射される光の偏光配向を防止する。反射型ディスプレイは低い電力消費のための必要条件を満たしているが、このディスプレイは優れたアンビエント照明状態の下で有用であるに過ぎない。低レベルの周辺光の下で、このディスプレイは暗く、読みにくいことがよくある。したがって、完全な反射型ディスプレイは有用性が限定されている。
【０００４】
ＬＣＤディスプレイの別のタイプは、バックライト式ディスプレイであり、バックライトがディスプレイを明るくするために用いられている。目視者は、バックライトからＬＣＤディスプレイによって透過された光を見る。一般に、バックライト式アセンブリは、ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）または光を発する別の素子、発光体からＬＣＤに光を指向するための複数の光学素子を具備している。バックライト照明はまた、さまざまな周辺光状態に関して用いることができるため、反射型ディスプレイを捕捉するために用いられてもよい。しかし、バックライト式アセンブリの導入は、電池の電力消費も増大し、電池の耐用年数または充填間隔を著しく短くする。
【０００５】
周辺反射型ディスプレイとバックライト照明の組合せにより、「半透過」フィルムが必要となる。半透過フィルムは、ＬＣＤと光源との間に配置され、ＬＣＤを透過した周辺光を反射し、ＬＣＤを明るくするために光源からの光を透過するために用いられる。しかし、アンビエント照明状態の下では、背景が明るいのにスクリーンに表示された文字が暗い場合があり、バックライト照明状態の下では、文字が暗い背景に明るく見える。言い換えれば、バックライト画像は、周囲の反射画像に対して反転される。バックライトが照射されるとき、ＬＣＤディスプレイのパリティを反転することによって、この問題を電子的に克服することができる。ディスプレイのパリティがある状態から別の状態に入れ替わるとき、利用者は、ある種の苛立ちまたは不快感を持つ恐れがある。この種のディスプレイに関するもう１つの問題は、周辺光およびバックライトがほぼ同一の強度を有する場合に生じるウォッシュアウトであり、そのために、ディスプレイに提示される情報が見にくくなることである。
【０００６】
さらに、アンビエント照明状態に関係なく、ある最小限度見ることが確実にできるようにするために、携帯電話およびポケットベルなどのある種の用途では、利用者が装置を用いる場合には常にバックライトが照射されることが望ましいと考えられる。かかる場合には、ディスプレイは常に反射モードで作動することができる必要があるため、ＬＣＤのパリティを切替えることは可能ではない。したがって、半透過フィルムは、周囲の反射画像に対してバックライト画像を非反転状態にすることが可能でなければならない。現在入手可能な非反転半透過フィルムは高い損失で作動するため、周辺光を反射し、目視者にバックライト画像を正確に表示するために生成される必要がある光パワーの量を増大させるための適合性を低下させる。
【０００７】
したがって、表示された画像の高い表示能力を維持すると同時に、バックライト照明器のための所要電力を削減すると推測される改良型非反転半透過フィルムが必要である。
【０００８】
概要
一般に、本発明は、明るさを向上させた非反転画像を有する半透過ディスプレイに関する。
【０００９】
ある特定の実施形態において、本発明は、透過偏光軸を有する吸収偏光子を含む半透過アセンブリを具備している。第１の反射偏光子は吸収偏光子によって透過される光を受けるように配置され、第１の反射偏光子は吸収偏光子の透過偏光軸に実質的に平行である透過偏光軸を有する。第２の反射偏光子層は吸収偏光子から第１の反射偏光層によって透過される光を受けるように配置され、吸収偏光子の透過偏光軸と平行でない透過偏光軸を有する。
【００１０】
別の特定の実施形態において、本発明は、第１の偏光状態の光を吸収し、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態の光を透過する吸収偏光子手段と、第１および第２の偏光状態と平行でない第３の偏光状態の光を反射し、第３の偏光状態に直交する第４の偏光状態の光を透過するための第１の偏光反射手段と、を有する偏光子アセンブリを具備している。第２の偏光反射手段は、第１の偏光状態の光を吸収し、第２の偏光状態の光を透過するために、吸収偏光子手段と第１の偏光反射手段との間に配置されている。
【００１１】
本発明の別の特定の実施形態において、光学系は、透過偏光軸を有する第１の吸収偏光子と、吸収偏光子によって透過される光を受けるように配置された第１の反射偏光子と、を具備し、第１の反射偏光子は、第１の吸収偏光子の透過偏光軸に実質的に平行である透過偏光軸を有する。第２の反射偏光子層は、第１の吸収偏光子から第１の反射偏光層によって透過される光を受けるためにアセンブリに配置され、第２の反射偏光子は、第１の吸収偏光子の透過偏光軸と平行でない透過偏光軸を有する。光学系は、半透過体アセンブリの第２の反射偏光子層に向かって光を透過するように配置された光源をさらに含む。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、吸収偏光子と、吸収偏光子によって透過される光の少なくとも一部を反射するように配置された第１の反射偏光子と、を具備する半透過アセンブリである。第２の反射偏光子は、吸収偏光子と第１の反射偏光子との間に配置される。第２の反射偏光子は、吸収偏光子において吸収可能な偏光を有する第１の反射偏光子によって透過される光を反射し、第１の反射偏光子に向かって吸収偏光子によって透過される光を透過する。
【００１３】
本発明の上記の概要は、本発明のそれぞれの示された実施形態またはすべての実装例を記載しているわけではない。以下の図面および詳細な説明は、これらの実施形態をさらに具体的に例示している。
【００１４】
本発明は、添付の図面と共に、本発明のさまざまな実施形態の以下の詳細な説明を考慮すれば、さらに完全に理解されると思われる。
【００１５】
本発明はさまざまな変型および代替形態に修正可能であり、その詳細について図面を例として示し、詳細に説明している。しかし、説明した特定の実施形態に本発明を限定するわけではないことを理解すべきである。逆に、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の精神および範囲に含まれるすべての変型、等価物、代替物を本発明は網羅することを意味している。
【００１６】
詳細な説明
本発明は、一般に、半透過ディスプレイに適用可能であり、半透過ディスプレイの明るさを向上させ、かかるディスプレイの電力消費を低減する際に特に有用であると考えられている。
【００１７】
半透過型ディスプレイは、コンピュータ、ポータブルオーガナイザ、携帯電話、ポケットベルおよびインターネット家電をはじめとするさまざまなタイプの素子に情報を表示するために有用である。図１は、携帯電話１００における半透過ディスプレイを示している。携帯電話１００は、コントロールボタン１０２、ダイヤルボタン１０４、半透過ディスプレイ１０８におけるカーソルを制御するためのある種のカーソル制御ボタン１０６を具備することができる。半透過ディスプレイ１０８は、たとえば、ダイヤル情報、着信情報、携帯電話１００によって受信された情報、携帯電話１００自体の特定の機能の選択および設定のためのメニューなどの数種類の情報を表示する。
【００１８】
半透過ディスプレイ装置１９９の略図が、図２に示されている。通常は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ２００が、ディスプレイ２００に表示された情報を制御するコントローラ２０２に接続されている。半透過体フィルム２０４が、ディスプレイ２００の下に配置されている。電源２０６は、ディスプレイコントローラ２０２、ディスプレイ２００、光源２０８に電力を供給する。電源２０６は、電池、充電式電池または他の電力源であってもよい。電源２０６が電池である場合には、電池寿命を延ばすために、光源２０８およびディスプレイコントローラ２０２によって必要とされる電力量を減少させることが有利である。
【００１９】
光源２０８は、半透過体２０４およびディスプレイ２００を通過し、光２１２として利用者に分配される光２１０を生成するために用いられる。アンビエント照明ディスプレイモードにおいて、周辺光２１４がディスプレイ２００に入射される。ディスプレイ２００によって透過され、半透過体２０４によって反射される光は、光２１６として目視者の方に分配され、目視者に対して表示される画像を連続する。
【００２０】
従来の半透過ディスプレイ３００の実施形態が、図３に示されている。ディスプレイ３００は、吸収偏光子フィルム３０２、ＬＣＤ３０４および半透過層３０６を有する。半透過層は、たとえば、１つの偏光状態における光の場合には高い反射率を有し、直交する偏光状態における光の場合には高い透過率を有することができる。バックライト源３０８は、半透過フィルム３０６の下に配置される。
【００２１】
第一に、偏光子フィルム３０２に入射される周辺光を考える。吸収偏光子３０２の通過偏光状態に直交する偏光を有する光線３１０は、偏光子フィルム３０２に吸収される。吸収偏光子３０２によって透過される偏光を有する光３１２は、回転偏光を有することなく、ＬＣＤ３０４によって透過される。光線３１２は、半透過フィルム３０６によって透過される。別の光線３１４は、吸収偏光子３０２およびＬＣＤ３０４によって透過される。光線３１４の偏光は、ＬＣＤ３０４によって回転されるため、光線３１６として半透過フィルム３０６によって強く反射され、利用者は画像光としてそれを見る。
【００２２】
バックライト状態の下で作動する場合には、ディスプレイ３００は、周辺光の下で作動している場合に比べて、画像を反転する。バックライトの場合には、光線３１８は、半透過フィルム３０６によって透過され、その偏光が吸収偏光子３０２に吸収される前に、ＬＣＤ３０４によって回転される。光線３２０は、半透過層３０６によって透過され、偏光回転を生じることなくＬＣＤによって透過され、吸収偏光子３０２によって透過される。バックライト光線３２２は初めは半透過体層３０６によって反射されるが、その偏光が半透過体層３０６とバックライト源３０８との間で再循環することによって不規則になった後、半透過体によって通過されてもよい。光線３２２の偏光は、ＬＣＤ３０４による透過において回転されないため、吸収偏光子３０２によって透過される。光線３２４は、半透過体層３０６によって初めは反射されるが、その偏光が透過されることができるまで再循環される。光線３２４の偏光はＬＣＤ３０４によって回転されるため、吸収偏光子３０２において吸収される。
【００２３】
したがって、アンビエント照明状態の下で、ＬＣＤによって透過されるとき、その偏光が回転される光線は、画像を形成する。それに反して、バックライト照明の下で、ＬＣＤによって偏光が回転されない光線は、利用者によって見られる画像を形成する。したがって、アンビエント照明状態の下では、背景が明るいのにスクリーンに表示された文字が暗いが、バックライト照明状態の下では、文字が暗い背景に明るく見える。言い換えれば、バックライト画像は、周囲の反射画像に対して反転される。バックライトが照射されるとき、ＬＣＤディスプレイのパリティを反転することによって、この問題を電子的に克服することができる。ディスプレイのパリティがある状態から別の状態に入れ替わるとき、利用者は、ある種の苛立ちまたは不快感を持つ恐れがある。ディスプレイは単色であってもよく、または異なる色を形成する異なる画素を備えたカラーディスプレイであってもよいことを十分に理解されたい。
【００２４】
さらに、アンビエント照明状態に関係なく、ある最小限度見ることが確実にできるようにするために、携帯電話およびポケットベルなどのある種の用途では、利用者が装置を用いる場合には常にバックライトが照射されることが望ましいと考えられる。かかる場合には、ディスプレイは常に反射モードで作動することができる必要があるため、ＬＣＤのパリティを切替えることは可能ではない。したがって、半透過フィルムは、周囲の反射画像に対してバックライト画像を非反転状態にすることが可能でなければならない。現在入手可能な非反転半透過フィルムは高い損失で作動するため、周辺光を反射し、目視者にバックライト画像を正確に表示するために生成される必要がある光パワーの量を増大させるための適合性を低下させる。
【００２５】
非反転型半透過ディスプレイの一実施形態が、図４に示されている。ディスプレイ４００は、吸収偏光子フィルム４０２、ＬＣＤ４０４および下方吸収偏光子フィルム４０６を具備している。半透過フィルム４０８は、下方吸収偏光子４０６の下に配置される。光源４１０は、ＬＣＤ４０４を通過する光を生成するために、ディスプレイ４００の中に配置される。光源４１０から透過される光の照射特性を強化するために、光制御層４１２は、半透過体フィルム４０８と光源４１０との間に配置されてもよい。
【００２６】
この特定の実施形態において、半透過フィルム４０８は、たとえば、誘電層によって形成される部分反射体を有するフィルムまたは金属フレークの懸濁液を含むポリマーフィルムなどの半反射フィルムである。後者の場合には、一部の光はフレークによって反射され、別の光はフレークの間を透過される。半反射フィルムはまた、堆積された金属層を有する表面模様付き面を有するフィルムまたは表面模様を形成するための堆積後に研磨された金属層を有するフィルムであってもよい。
【００２７】
光制御層４１２は、光源４１０からディスプレイ４００の軸に向かって光を再指向するために、その上の微小構造のプリズム面を有する１つ以上のフィルム４１４を具備していてもよい。たとえば、プリズム層４１４は、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａによって製造されたＢＥＦフィルムであってもよい。光制御層４１２は、２つのプリズムフィルム４１４を含むことができ、一方のフィルムが他方のフィルムに対して交差し、光の発散が２次元、たとえば、図の平面内および図の平面外で制御されるようになっている。
【００２８】
目視者がディスプレイ４００にわたって実質的に一定の光強度を見ることができるようにするために、光源４１０はＬＣＤを均一に照射することが有利である。この特定の実施形態において、光源４１０は、光を光ガイド４１８に放射する１つ以上の発光体４１６を具備する。発光体４１６は、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光または任意の他の適切な発光装置であってもよい。ＬＥＤは、単色であってもよく、白色光出力を形成するために異なる波長で作動する多数の発光体を具備していてもよい。
【００２９】
光ガイド４１８は、発光体４１６から光を誘導し、光をＬＣＤ４０４に向かって指向する。この特定の実施形態において、光ガイド４１８は、その下面４２２に光拡散スポット４２０を含む。光ガイド４１８に沿って透過する光は、光拡散スポット４２０に入射し、スポット４２０から拡散反射され、光ガイドの上面４２４を上方へ通過してＬＣＤ４０４に誘導される。光制御層４１２から光ガイド４１８を下方へ通過する任意の光を反射するために、反射フィルム４２６が光ガイド４１８の下に配置されてもよい。たとえば、反射層４２６は、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａによって製造されたＥＤＲフィルムであってもよい。
【００３０】
今度は、ディスプレイ４００を通る光の通過について考える。この特定の実施形態において、上方および下方吸収偏光子４０２、４０６の通過偏光状態（透過偏光状態とも言う）が交差している。上方吸収偏光子４０２の通過偏光状態に直交する偏光を有する吸収偏光子４０２に入射する光線４３０は、上方吸収偏光子４０２によって吸収される。光線４３２は、吸収偏光子４０２によって透過され、回転偏光をすることなくＬＣＤ４０４へ通過する。光線４３２は、下方吸収偏光子４０６において吸収される。
【００３１】
光線４３４は、上方吸収偏光子４０２によって透過され、ＬＣＤ４０４への通過時に回転偏光される。光線４３４は、下方吸収偏光子４０６を通過し、大部分は、半透過体フィルム４０８によって反射され、画像光線４３６としてディスプレイ４００の中から戻るように透過される。一部の光線４３４は、光源に供給される場合には、光線４３５として半透過体フィルム４０８を透過される。この光は、最終的に背景光としてディスプレイ４００から漏れ出てもよい。
【００３２】
今度は、バックライト４１０からディスプレイ４００を通過する光について考える。光線４３８は、拡散スポット４２０によって上方へ偏向され、制御層４１２によってディスプレイ４００の軸に向かって再指向される。光線４３８は、半透過体フィルム４０８を通過し、半透過体フィルム４０８における反射によって一部４３９を失う。光線４３８の偏光は、下方吸収偏光子４０６の通過偏光状態に直交しているため、下方吸収偏光子４０６によって吸収される。
【００３３】
光線４４０は、光制御層４１２を通過し、半透過体層４０８における反射によって一部４４１を失う。光線４４０の偏光は下方吸収偏光子４０６の通過偏光状態に平行であるため、下方吸収偏光子４０６およびＬＣＤ４０４によって透過される。光線４４０の偏光はＬＣＤ４０４によって回転されないため、光線４４０は上方吸収偏光子４０２において吸収される。光線４４２は、光制御層４１２によって再指向され、半透過体層４０８における反射によって一部４４３を失う。光線４４２の偏光は下方吸収偏光子４０６の通過偏光に平行であるため、ＬＣＤ４０４に向かって上方へ通過され、ＬＣＤ４０４でその偏光が回転される。したがって、光線４４２は利用者によって画像光として見られるために、上方吸収偏光子４０２を通過する。
【００３４】
この種のディスプレイにおいて、利用者によって見られる周辺光およびバックライトの両方の偏光は、ＬＣＤ４０４によって回転されていることを十分に理解すべきである。したがって、これを非反転画像ディスプレイと呼び場合もある。これは、図１に示された反転ディスプレイ１００と対称的である。反転ディスプレイ１００は利用者によって見られる周辺光はＬＣＤにおいて回転偏光されるのに対し、利用者によって見られるバックライトは、ＬＣＤにおいて回転偏光されない、あるいはその逆である。
【００３５】
しかし、反射半透過体層４０８は、周辺光の大部分を透過し、バックライトの大部分を反射する。したがって、この種のディスプレイは、比較的効率が悪く、電力消費が嵩むことになる。
【００３６】
また、上方および下方吸収偏光子４０２、４０６の通過偏光状態が互いに大して９０°で交差する必要はなく、ＬＣＤ４０４がそれを通過する光をどれくらい回転するかに応じて、任意の他の角度であってもよいことも十分に理解されたい。
【００３７】
国際特許出願第９７／０１７８８号に開示され、本願明細書に参照によって引用されている半透過ディスプレイ５００の異なる実施形態が、図５に示されている。ディスプレイ５００は、交差する上方および下方吸収偏光子５０２、５０６と、その間にＬＣＤ５０４を具備している。半透過体層５０８は、下方吸収層５０６の下に配置されている。光制御層５１２が、半透過層５０８の下に配置されている。バックライト作動の場合にはディスプレイ５００によって光を上方に指向するために、バックライト源５１０は、光制御層５１２の下に配置されている。
【００３８】
この実施形態において、半透過層５０８は、２層から形成されている。上層５３０は光拡散層であり、下層５３２は反射偏光子である。拡散層５３０は、たとえば、半透過体層５０８を下方吸収偏光子５０６に接着するために用いられる接着層であってもよい。拡散層５３０は、目視者によって見られる画像の均一性を均質化するために用いられてもよい。拡散層５３０は、偏光保持層であることが有利である。
【００３９】
ディスプレイ５００のこの実施形態において、光源５１０は、その下面５２２に切子面５２０を備えた光ガイド５１８を利用する。発光体５１６からの光は、切子面５２０で上方向に反射することによって、光ガイド５１８から抽出される。光ガイド５１８の長さに沿って光を均一に抽出するために、切子面５２０のサイズおよび位置決めを選択することができる。光制御層５１２または反射偏光子５３２のいずれかから再循環される任意の光を反射するために、拡散反射層５２６が光ガイド５１８の下に配置される。
【００４０】
ディスプレイ５００は、以下の方法で作動する。まず、上方吸収偏光子５０２に入射する周辺光について考える。光線５４０は、上方吸収偏光子５０２の通過偏光状態に平行に偏光され、ＬＣＤ５０４によって透過される。光線５４０の偏光はＬＣＤ５０４によって回転されないため、下方吸収偏光子５０６において吸収される。光線５４２は、上方吸収偏光子５０２によって透過される偏光を有する。光線５４２の偏光はＬＣＤ５０４によって回転されるため、光線５４２は下方吸収偏光子５０６によって透過される。光線５４２は半透過層によって反射され、その偏光が再度回転される下方吸収偏光子およびＬＣＤ５０４によって戻り、画像光として目視者によって見られるために、上方吸収偏光子５０２によって透過される。
【００４１】
光線５４４は、光ガイド５１８および光制御層５１２から上方に指向される。下方吸収偏光子５０６によって透過される偏光を有するバックライトから入射する光の大部分が反射されるように、反射偏光子５３２の配向が選択される。したがって、パワー吸収偏光子５０６の通過偏光状態に直交するように偏光される光線５４４の大部分は、下方吸収偏光子５０６によって吸収されるため、半透過体層５０８によって透過される。しかし、光線５４４の一部は、反射偏光子５３２によって光線５４５として拡散反射体５２６の方へ反射される。したがって、光線５４５中の光は、拡散反射体５２６における反射によって循環される場合がある。
【００４２】
光線５４６は、光ガイド５１８および光制御層５１２によって上方に指向される。光線５４６の一部は、反射偏光子５３２によって循環されるべき光線５４７として反射される。半透過体層５０８によって透過される光線５４６の部分は、下方吸収偏光子５０６およびＬＣＤ５０４を通過する。ＬＣＤ５０４は光線５４６の偏光を回転しないため、光線５４６は上方吸収偏光子５０２において吸収される。光線５４８は、光ガイド５１８および光制御層５１２によって上方に指向される。光線５４８の一部は、反射偏光子５３２によって循環されることができる光拡散体５２６に向かって反射される。半透過体層５０８を通過する光線５４８の部分は、下方吸収偏光子５０６によって透過される。光線５４８の偏光はＬＣＤ５０４によって回転されるため、光線５４８は、画像光として利用者によって見られるために、上方吸収偏光子５０２を通過する。
【００４３】
半透過ディスプレイ５００のこの実施形態によって提供される利点は、半透過体５０８によって反射される周辺光の量が、図４に示された実施形態に比べて増大させることができることである。下方吸収偏光子５０６の透過軸に対する反射偏光子５３２の透過軸の配向を選択することによって、これを実現することができる。しかし、下方吸収偏光子５０６によって透過される光の場合には、半透過体層５０８の反射率を増大させることは、下方吸収偏光子５０６によって透過される偏光を有するバックライトの反射を増大させることにもつながる。さらに、下方吸収偏光子５０６において吸収される半透過体層５０８による光の透過が増大する。
【００４４】
国際特許出願第９７／０１７８８号によれば、アンビエント照明状態の下における半透過ディスプレイ５００の性能は、反射偏光子５３２の透過軸と下方吸収偏光子５０６の透過軸との間の特定の角度を選択することによって、バックライト状態の下におけるその性能と相殺されることができる。アンビエント照明状態およびバックライト状態のいずれの下における動作の場合の妥協点として、約７２°の角度が通常選択される。
【００４５】
透過軸または透過偏光軸は、偏光子の偏光軸として定義される。直線偏光子の場合には、透過軸に平行である入射光の偏光成分は、偏光子によって透過される。偏光子の透過偏光状態は、偏光子によって最大限に透過される偏光状態である。直線偏光子の場合には、透過偏光状態は、透過偏光軸に平行な偏光方向を有する直線偏光状態である。円偏光子の場合には、透過偏光状態は、円偏光子によって通過される偏光の施光性を有する円偏光状態である。
【００４６】
本発明による半透過ディスプレイのある特定の実施形態が、図６に示されている。ディスプレイ６００は、２つの吸収偏光子６０２、６０６と、その間にＬＣＤ６０４と、を具備している。下方吸収偏光子６０６の下に、光拡散層６３０および反射偏光子６３２から形成される半透過体層６０８がある。反射偏光子６３２の透過軸は、下方吸収偏光子６０６の透過軸に対して一定の角度に設定される。光源６１０からディスプレイ６００を通過する光の方向を制御するために、光制御層６１２が半透過体層６０８の下に配置される。この実施形態において、光源は、光ガイド６１８から光を抽出するために、切子面状の後面６２２を有する光ガイド６１８を具備している。光を反射し再循環するために、拡散高度反射層６２６が、光ガイド６１８の下に配置されてもよい。
【００４７】
下方吸収偏光子６０６の透過軸に実質的に平行に配向される透過軸を有する反射偏光子６０９は、下方吸収偏光子６０６と半透過層６０８との間に配置される。この補足的な反射偏光子６０９は、バックライト６１０からディスプレイ６００を通過する光の量を増大させることが有利である。反射偏光子６０９、下方吸収偏光子６０６および半透過体層６０８は、「半透過体アセンブリ」を形成するとしてまとめて見なされることがある。
【００４８】
光線６４０は、上方吸収偏光子６０２の通過偏光に平行な偏光を有し、上方吸収偏光子６０２に入射される。したがって、光線６４０は、吸収偏光子６０２によってＬＣＤ６０４の方に透過される。光線６４０の偏光はＬＣＤ６０４の通過時に回転されず、光線６４０は下方吸収偏光子６０６において吸収される。
【００４９】
光線６４２は、上方吸収偏光子６０２によって透過され、ＬＣＤ６０４によって回転される偏光を有する。したがって、光線６４２は下方吸収偏光子６０６を通過する。光線６４３としてディスプレイ６００の出力部に現れるようにするために、光線６４２はまた、反射偏光子６０９によって透過され、半透過体層６０８によって反射される。光線６４２の一部は、半透過体層６０８によって拡散反射体６２６の方に透過され、循環されることができる。
【００５０】
光線６４４は、光源６１０および光制御層６１２から上方へ通過する。光線６４４は、半透過体層６０８によって実質的に透過されるが、その偏光は下方吸収偏光子６０６の通過偏光状態に直交しているため、光線６４４は反射偏光子６０９で再循環することができる拡散反射体６２６の方に戻るように反射される。これは、半透過体層５０８と下方吸収偏光子５０６との中間に反射偏光子が存在しない図５に示された実施形態と異なる。したがって、図５に示された実施形態において、バックライトからの光の大部分は、下方吸収偏光子５０６において吸収される。中間の反射偏光子６０９のために、本実施形態６００ではこれは避けられる。
【００５１】
光線６４６は、光源６１０および光制御層６１２から上方へ指向される。光線６４６の一部は、光線６４７として半透過体層６０８によって反射され、再循環することができる拡散反射体６２６の方へ指向される。半透過体層６０８によって透過される光線６４６の部分はまた、中間反射偏光子６０９および下方吸収偏光子６０６によって透過される。光線６４６の偏光はＬＣＤ６０４によって回転されないため、光線６４６は上方吸収偏光子６０２によって吸収される。
【００５２】
光線６４８は、光源６１０および光制御層６１２から上方へ指向される。光線６４６の一部は、光線６４９として半透過体層６０８によって反射され、再循環することができる拡散反射体６２６の方へ指向される。半透過体層６０８によって透過される光線６４８の部分はまた、中間反射偏光子６０９および下方吸収偏光子６０６によって透過される。光線６４８の偏光はＬＣＤ６０４によって回転されるため、光線６４８は上方吸収偏光子６０２によって透過され、利用者によって見られることができる画像光として放射される。
【００５３】
ディスプレイ６００に関して、異なるタイプの光源を用いてもよいことを十分に理解されたい。たとえば、図４に示されたタイプの光源も、ディスプレイ６００に用いることができる。ディスプレイ６００は、光制御層６１２を具備する必要はなく、または唯一の光指向層６１４を具備してもよい。
【００５４】
ディスプレイ６００における異なる層は、互いに離隔されてもよく、たとえば接着剤、積層またはある層を別の層に接着するための他の適切な方法を用いて、互いに接着されてもよい。
【００５５】
図４〜図６に示された非反転型半透過体ディスプレイのさまざまなタイプの相対性能が、図７に示されている。ディスプレイの反射ゲインが、バックライトゲインに対してプロットされている。ゲインは、完全ランベルト源に対する軸上の照射性能として定義される。
【００５６】
図４に示された実施形態の反射ゲインおよびバックライトゲインは、曲線７００として示されている。図５に示された実施形態の反射ゲインおよびバックライトゲインは、曲線７０２として示されている。図６に示された実施形態の反射ゲインおよびバックライトゲインは、曲線７０４、７０６として示されている。曲線７０４、７０６の差は、中間反射偏光子６０９および下方反射偏光子６３２の通過偏光軸の間のアライメント角θに左右される。曲線７０４は角度θ＝７５°に相当し、曲線７０６は角度θ＝７０°に相当する。
【００５７】
曲線７０２によって示されているように、半透過体として用いるための反射偏光子の追加によって、金属フレーク半透過体フィルム（曲線７００）を用いたディスプレイに比べて、反射ゲインを増大させる。これは、反射される周辺光の量を増大するように反射偏光子の配向を選択することができるためである。しかし、反射ゲインを増大させるための反射偏光子の角度の選択によって、バックライトからディスプレイを通過する光の量を減少させることになるため、曲線７０２のバックライトゲインは曲線７００より小さい。
【００５８】
中間反射偏光子６０９は、そうでなければ下方吸収偏光子６０６において吸収されることになるバックライト６１０からの光を反射し、再循環する。光の弧の補足的な再循環は、反射ゲインをあまり損失させることなく、バックライトゲインを増大させることにつながる。
【００５９】
図８Ａは、中間反射偏光子６０９および反射偏光子６３２の透過軸の間のアライメント角θを変化させることによる影響を示している。バックライトゲインおよび反射ゲインは、２つの反射偏光子６０９、６３２の間のアライメント角θの関数としてそれぞれ測定された。これらの測定は、７つの異なるサンプルを用いて行われた。各サンプルは、３つの直線偏光子、１つの吸収偏光子、２つの反射偏光子からなる積層として製造され、第１の反射偏光子が第２の反射偏光子と吸収偏光子との間に挟まれた。吸収偏光子は高コントラストヨウ素型吸収偏光子であり、２つの反射偏光子は３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａによるＤｕａｌ　Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　Ｆｉｌｍ（ＤＢＥＦ）として市販されている複数の層の偏光子であった。すべてのサンプルにおいて、偏光子は、光学的に透明な粘着剤を用いて共に接合された。７つのサンプルのそれぞれに関して、吸収偏光子の通過偏光軸は、中間反射偏光子の通過偏光軸と一直線に整列された。２つの反射偏光子の通過偏光軸の間のアライメント角は、各サンプルごとに異なっていた。サンプルは、５°ごとの増分による９０°から６０°までの範囲のアライメント角θを用いて形成された。サンプルは、拡散性粘着剤を用いて、吸収偏光子がスライド面に面するように透明なガラススライドに接合された。
【００６０】
反射ゲインは、１０°の半角の非偏光照射環を用いて照射された場合の白のランベルト標準に対する試験用サンプルの軸上偏光反射率の比を比較する。
【００６１】
バックライトゲインは、試験用サンプルがある場合およびない場合の拡散光共振器の軸上の透過輝度の比を比較する。拡散光共振器は、拡散上面および自由浮遊底部白色反射体を有する端面照明ポリマー光ガイドを含む。緑色ＬＥＤは、照射源を提供した。標準的なディスプレイ吸収偏光子が、ＬＣＤの透過動作を模倣するために光ガイドに配置された。試験用サンプルが、光源とは逆に面する吸収偏光子側であるが、ＬＣＤ層として作用する固定した吸収偏光子の下に実質的に平行に整列されるように配置された。この配置構成の場合には、偏光循環を生じる明るさの改善が記録された。
【００６２】
図から分かるように、アライメント角θが９０°から小さくなると、バックライトゲインが増大するのに対し、アライメント角θが９０°から小さくなると、反射ゲインが減少する。アライメント角θは選択可能な問題であり、照射パワー、異なる照明状態の下での望ましいスクリーンの明るさなどのさまざまな要因を相殺することによって選択されることができる。アライメント角θは、０°〜９０°までの任意の角度の範囲にあってもよく、４０°〜９０°の範囲であればさらに好ましい。
【００６３】
中間反射偏光子６０９の透過偏光軸は、吸収偏光子６０６の透過偏光軸に正確に整列される必要はない。図８Ｂは、吸収偏光子６０６および中間反射偏光子６０９の透過偏光軸の間のアライメント角の異なる値αの場合のバックライトゲインに対してプロットされた反射ゲインを示すグラフを示している。中間反射偏光子の透過軸が吸収偏光子の透過軸に整列される場合、第１の曲線８０２はα＝０°の値に相当する。曲線の異なる点は、２つの反射偏光子の透過軸の間の角度θの異なる値に相当する。第２の曲線はα＝１０°の値に相当し、言い換えれば、吸収偏光子および中間反射偏光子の透過軸が１０°だけミスアライメントである。曲線８０２において用いられるとき、曲線の３つの点は、θの同一の値に相当する。
【００６４】
半透過はα≠０°、たとえばα＃１５°で作動してもよいが、図８Ｂに示された結果から、α＝０°のときの反射ゲインおよびバックライトゲインの組合せが好ましいことは明白である。たとえば、バックライトゲインが１である場合には、α＝０°のとき反射ゲインは約２．８であるが、α＝１０°のとき反射ゲインは約２．４にすぎない。さらに、反射ゲインが約２．１である場合には、α＝０°のときバックライトゲインは約１．６であるが、α＝１０°のとき約１．２にすぎない。
【００６５】
半透過体アセンブリの異なる実施形態が、図９〜図１２に概略的に示されている。図９において、半透過体アセンブリ９００は、吸収偏光子９０２、中間反射偏光子９０４および下方反射偏光子９０６を具備している。中間反射偏光子９０４は、中間反射偏光子９０４の通過偏光状態が吸収偏光子９０２の通過偏光状態にほぼ平行であるように通常は配置される。下方反射偏光子９０６の通過偏光状態は、吸収偏光子９０２の通過偏光状態に対してアライメント角θで配向される。
【００６６】
中間反射偏光子９０４および下方反射偏光子９０６は、たとえば、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａによって製造されたＤＲＰＦフィルムなどの多層反射偏光子、ワイヤグリッド反射偏光子、拡散反射偏光子などの任意の適切なタイプの反射偏光子から形成されてもよい。さらに、以下にさらに説明するように、中間反射偏光子９０４および下方反射偏光子９０６の一方または両方は、コレステリック偏光子であってもよい。
【００６７】
吸収偏光子９０２および反射偏光子９０４、９０６は、たとえば、接着層、熱積層方法または溶剤結合を用いて、共に積層されてもよい。何らかの拡散を導入するため、たとえば、色の不均一性またはダストスペックなどの表面的な欠陥を隠すためおよび一定の範囲の角度にわたって見られる可能性があるような光を拡散するために、積層において用いられる任意の接着層は、拡散接着層であってもよい。さらに、拡散接着層は、ディスプレイのコントラストを維持するために、偏光保持であることが有利である。たとえば、半透過体アセンブリ９００は、吸収偏光子９０２をＬＣＤまたは他の層に接着するために上部接着層９０８を備えていてもよい。半透過体アセンブリ９００はまた、吸収偏光子９０２と中間反射偏光子９０４との間の接着層９１０および２つの反射偏光子９０４、９０６の間の別の接着層９１２を備えていてもよい。示された特定の実施形態において、吸収偏光子９０２と中間反射偏光子９０４との間の接着層９１０は、斜線によって示された拡散接着層である。
【００６８】
任意の１層以上の接着層９０８、９１０、９１２は、拡散層であってもよい。たとえば、図１０に示された半透過体アセンブリ１０００は、２つの拡散接着層、すなわち吸収偏光子９０２と中間反射偏光子９０４との間の接着層９１０および２つの反射偏光子９０４、９０６の間の接着層１０１２を含んでいる。この特定の実施形態の１つの利点は、拡散接着層と反射偏光子の積層は、半透過体アセンブリ１０００における反射偏光子の両方に用いることができることである。
【００６９】
半透過体アセンブリ１１００の別の実施形態が、図１１に概略的に示されている。半透過体アセンブリ１１００は、吸収偏光子１１０２および１組の反射偏光子層１１０４、１１０６を具備している。改良型半透過体１１００は、異なる偏光層９０２、９０４、９０６を共に接着するために、接着層１１０８、１１１０、１１１２を備えていてもよい。この実施形態において、反射偏光子１１０４、１１０６の一方または両方は、拡散反射偏光子であってもよい。この実施形態の利点は、拡散が反射偏光子１１０４、１１０６の少なくとも１つによって生じるために、接着層１１０８、１１１０、１１１２のいずれかがは拡散層である必要がないことである。接着層１１０８、１１１０、１１１２がすべて省略されている場合であっても、半透過体１１００は依然として何らかの拡散を提供し、半透過体アセンブリ１１００は積層を用いて製造される。
【００７０】
拡散層を必要とすることなく、何らかの拡散を提供するために、別の特徴部が具備されていてもよい。たとえば、１層以上の層の面は粗くてもよく、粗い面における屈折率の差は何らかの拡散を提供するほど十分であってもよい。
【００７１】
図１２に示された実施形態において、改良型半透過体１２００は、吸収偏光子１２０２、中間反射偏光子１２０４および下方反射偏光子１２０６を具備している。中間反射偏光子１２０４および吸収偏光子１２０２は、たとえば、上述の積層技術の１つを用いて積層されてもよい。図示された特定の実施形態において、中間反射偏光子１２０４および吸収偏光子１２０２は、接着層１２１０を用いて積層されるか、または共に積層されてもよいが、接着層は積層のために必要というわけではないことを十分に理解されたい。さらに、中間反射偏光子１２０４および吸収偏光子１２０２は、たとえば国際特許出願第９５／１７６９１号に開示されているように、単一ユニットとして処理されてもよい。尚、当該特許は、本願明細書に参照によって引用されるものとする。
【００７２】
吸収偏光子１２０２の最上面は、吸収偏光子をＬＣＤなどの別のディスプレイ層に接着するために、別の接着層１２０８を備えていてもよい。この特定の実施形態において、下方反射偏光子１２０６は、中間反射偏光子１２０４に積層または接着されないが、自由浮遊している。この特定の実施形態の利点は、下方反射偏光子１２０６が半透過体アセンブリ１２００に個別に含まれるのに対し、製造時に、吸収偏光子１２０２および中間反射偏光子１２０４は個別に回転を実現するように共に積層されてもよいことである。反射偏光子１２０４、１２０６は、下方反射偏光子１２０６のみが自由浮遊する代わりに、吸収偏光子１２０２に対し自由浮遊している個別のユニットとして積層されても良いことを十分に理解されたい。
【００７３】
半透過体アセンブリ１３００の別の実施形態が、図１３に示されている。この実施形態および以下に示される他の半透過体のすべての実施形態の場合には、図示された層の任意の層の間または層のすべての層の間に、透明または拡散接着層を追加してもよい。しかし、接着層は簡単のため、図面から省略してある。
【００７４】
半透過体アセンブリ１３００は、直線偏光子ではなく、コレステリック偏光子などの反射円偏光子を用いる。半透過体アセンブリ１３００は、吸収偏光子１３０２、中間反射円偏光子１３０４および下方反射円偏光子１３０６を具備している。リターダ層１３０８、１３１０が、吸収偏光子と中間反射円偏光子１３０４との間および中間反射円偏光子１３０４と下方反射円偏光子１３０６との間にそれぞれ配置されてもよい。４分の１波長リターダ層および反射円偏光子の組合せは、反射直線偏光子と類似の光学効果を有する。上方４分の１波長リターダ層１３０８の速軸は、上方４分の１波長リターダ１３０８および中間反射円偏光子１３０４の組合せが吸収偏光子１３０２の通過偏光状態に実質的に平行である効果的な偏光通過状態を有するように配向される。また、下部４分の１波長リターダ１３１０の速軸は、下方４分の１波長リターダ１３１０および下方反射円偏光子１３０６の組合せが吸収偏光子１３０２の通過偏光状態に対してアライメント角θで配向される効果的な偏光通過状態を有するように配向される。リターダ層は、円偏光子と組合せた場合に楕円偏光の透過を生じる４分の１波長リターダである必要はないことを十分に理解されたい。
【００７５】
したがって、下方反射偏光子１３０６および４分の１波長リターダ１３１０は、吸収偏光子１３０２に入射される周辺光の大部分を反射するように組合わせられる。中間反射円偏光子１３０４および上方４分の１波長リターダ層１３０８は、吸収偏光子１３０２によって透過される周辺光を透過する。中間反射偏光子１３０４はまた、そうでない場合には吸収偏光子１３０２において吸収される吸収偏光子１３０２の方に下方反射円偏光子１３０６によって透過される光の大部分を反射する。
【００７６】
半透過体アセンブリ１４００の別の実施形態が、図１４に概略的に示されている。半透過体アセンブリ１４００は、吸収偏光子１４０２、中間反射円偏光子１４０４、吸収偏光子１４０２と中間反射円偏光子１４０４との間に配置される４分の１波長リターダ層１４０８を具備している。コレステリック反射楕円偏光子層１４０６が、中間反射円偏光子１４０４の下に配置される。光源から反射楕円偏光子１４０４を上方に通過する光は、中間反射円偏光子１４０４によって透過されるだけの円偏光の混合状態で中間反射円偏光子１４０４に達する。さらに、反射楕円偏光子層１４０６は、中間反射円偏光子１４０４によって透過される周辺光の大部分を反射する。
【００７７】
反射楕円偏光子は、フィルムを通過する光の方向と一直線をなさないようにフィルムにおけるコレステリック材料を用いて形成されてもよい。反射楕円偏光子１５００の一実施形態が、図１５に示されている。楕円偏光子は、コレステリック液晶材料１５０４を含むフィルム１５０２を具備している。コレステリック材料１５０４は、偏光子１５００の平面に対して一定の角度で指向される２つの構造面１５０６の間に挟まれる。構造面１５０６は、たとえば、マイクロレプリケーションによって形成されてもよい。コレステリック材料１５０４は構造面１５０６に対して直角に整列するように働きかけ、その結果、コレステリック材料１５０４は偏光子１５００の平面に対して一定の角度で整列される。したがって、偏光子１５００に垂直入射する光１５０８は、伝搬方向に対して一定の角度で整列されるコレステリック材料１５０４に遭遇する。その結果、光がコレステリック材料の軸に平行に伝搬する場合に生じるように、コレステリック材料１５０４は、光を円偏光するのではなく、光１５０８を楕円偏光する。
【００７８】
反射楕円偏光子１６００の別の実施形態は、図１６に示されている。楕円偏光子は、コレステリック材料１６０４を含むフィルム１６０２を具備している。コレステリック材料１６０４は、従来の円偏光子と同様に、フィルム１６０２の面１６０６に垂直に整列される。屈折層１６０８は、偏光子１６００の平面に垂直な方向において、偏光子１６００に入射する光１６１０を再指向するために、両方のフィルム面１６０６に配置される。屈折層１６０８は、図示されているような複数のプリズム構造を具備していてもよく、偏光子１６００によって光を再指向するための他の屈折面を具備していてもよい。屈折層１６０８は、マイクロレプリケーションまたは他の適切な技術によって形成されてもよい。屈折層１６０８は、屈折層１６０８の再指向効果を増大するために、隣接層の屈折率とは実質的に異なる屈折率を有する材料から形成されることが好ましい。コレステリック材料１６０４の配向に対して一定の角度でフィルム１６０２を通過するようにするために、偏光子１６００の平面に垂直な方向において偏光子１６００に入射する光１６１０は、屈折層１６０８によって再指向される。光１６１０は、偏光子１６００を通過する前に、偏光子１６００から光１６１０の方向に平行な方向に通過する際に再び再指向される。
【００７９】
半透過体アセンブリは、直線および円偏光子または楕円偏光子の組合せを含んでもよいことを十分に理解されたい。かかる組合せを含む半透過体アセンブリ１７００の実施形態が、図１７に概略的に示されている。半透過体１７００は、吸収偏光子１７０２、中間反射偏光子１７０４、下方反射偏光子１７０６を具備している。この実施形態において、中間反射偏光子１７０４は、吸収偏光子１７０２の透過偏光状態に実質的に平行であるその透過偏光状態に整列される直線反射偏光子である。
【００８０】
光が直線偏光として中間反射偏光子に透過され、光が円偏光として下方反射偏光子１７０６によって反射されるようにするために、下方反射偏光子１７０６は、４分の１波長リターダ層である層１７０８を有する反射円偏光子であってもよい。４分の１波長リターダ層１７０８の速軸は、４分の１波長リターダ層１７０８および下方反射偏光子１７０６の組合せが吸収偏光子１７０２の偏光透過状態に対して一定のアライメント角θで配向される偏光透過状態を有する直線反射偏光子のように作用するように配向される。
【００８１】
関連する実施形態（図示せず）において、４分の１波長リターダ層１７０８を省略してもよく、下方反射偏光子１７０６は、中間反射偏光子１７０４によって透過される周辺光の大部分を反射するように配向された反射楕円偏光子によって形成される。
【００８２】
層１７１０は接着層であってもよく、または接着拡散層であってもよく、または完全に省略されてもよい。
【００８３】
反射偏光子タイプの組合せを含む半透過体アセンブリ１８００の別の実施形態が、図１８に示されている。半透過体１８００は、吸収偏光子１８０２、中間反射偏光子１８０４および下方反射偏光子１８０６を具備している。この実施形態において、下方反射偏光子１８０４は、直線反射偏光子である。中間反射偏光子１８０４は、反射円偏光子であってもよい。層１８０８は、中間反射偏光子１８０４および４分の１波長リターダ層１８０８の組合せが吸収偏光子１８０２の偏光透過状態に実質的に平行に整列される偏光透過状態を有する直線偏光子として作用するように整列される速軸を有する４分の１波長リターダ層であってもよい。
【００８４】
層１８１０は、接着層または接着拡散層であってもよい。さらに、層１８１０は、下方反射偏光子１８０６と中間反射偏光子１８０４との間で光をけつごうするために、偏光回転層、たとえば、２分の１波長リターダ層であってもよい。たとえば、下方反射偏光子１８０６の偏光透過状態は、吸収偏光子１８０２の偏光透過状態に実質的に平行であってもよい。かかる場合には、吸収偏光子１８０２の偏光透過状態に対して一定の角度θであるようにするために、偏光回転層１８１０は、下方反射偏光子によって透過される光の偏光を回転してもよい。この実施形態の利点は、吸収偏光子１８０２および下方反射偏光子１８０６の偏光透過状態が平行であってもよいため、半透過体１８００を吸収偏光子フィルムの平行回転から集光することができ、直線偏光子フィルムを反射することである。
【００８５】
偏光回転層１８１０は、たとえば図１９に図示されている半透過体１９００の場合に示されているように完全に省略されてもよいことを十分に理解されたい。この場合において、下方反射偏光子１８０６の偏光透過軸は、吸収偏光子１８０２の偏光透過軸に対して一定の角度θで配向される。
【００８６】
改良型半透過体２０００の別の実施形態が、図２０に示されている。半透過体２０００は、吸収偏光子２００２、中間反射偏光子２００４および下方反射偏光子２００６を具備している。この特定の実施形態において、２つの反射偏光子２００４、２００６は、反射直線偏光子であり、それぞれが吸収偏光子の偏光透過状態に実質的に平行に整列される偏光透過状態に整列される。一方の反射偏光子から他方の反射偏光子を通過する光の偏光を回転するために、偏光回転層２００８、たとえば２分の１リターダ層が、反射偏光子２００４、２００８の間に配置される。この実施形態の利点は、吸収偏光子および反射偏光子の平行回転を用いて半透過体２０００を製造することができ、製造工程を簡素化することができることである。
【００８７】
追加機能を実現するための異なる層は、半透過アセンブリの偏光子層の間に具備されてもよいほか、半透過アセンブリの外側、たとえば半透過アセンブリと光源との間に配置されてもよいことを十分に理解されたい。補足的な層を有する半透過アセンブリのある特定の実施形態が、図２１に示されている。半透過アセンブリ２１００は、吸収偏光子層２１０２、中間反射偏光子層２１０４および下方反射偏光子層２１０６を具備している。光案内層２１０８、たとえばホログラフィック層が、２つの反射偏光子層２１０６、２１０８の間に配置される。光案内層２１０８は、光、特に、好ましい方向にバックライトにおいて生成される光を指向するために用いられてもよい。これは、たとえば、目視者の位置が半透過ディスプレイに対して軸以外にあるように見える場合に有用であると考えられる。光案内層２１０８はまた、吸収偏光子２１０２と中間反射偏光子２１０４との間に配置されてもよい。
【００８８】
半透過アセンブリ２２００の別の実施形態が、図２２に示されている。半透過アセンブリ２２００は、吸収偏光子層２２０２、中間反射偏光子層２２０４および下方反射偏光子層２２０６を具備している。カラーフィルタ層２２０８は、２つの反射偏光子層２１０６、２１０８の間に配置される。カラーフィルタ層は、反射および透過される光の特定の波長範囲をフィルタリングするために用いられてもよい。たとえば、カラーフィルタ層２２０８は、第１の波長λａで光を透過し、第２の波長λｂで光を吸収することができる。これは、たとえば、白色背景ではなく、色付きの背景を生成するために有利である。利用者によって見られる光スペクトルの制御を行うことができるようにするために、半透過ディスプレイにおいて１つ以上の吸収偏光子または反射偏光子は、波長依存性であってもよいことを十分に理解されたい。
【００８９】
上述したように、本発明は半透過ディスプレイに適用可能であり、かかるディスプレイの明るさを向上させ、電力消費を削減するために特に有用であると考えられる。
【００９０】
さまざまな実施例が上記に提供されているが、本発明は図示された実施形態の仕様に限定されるわけではない。たとえば、ディスプレイの異なる層は、たとえば、接着剤、熱積層または何らかの他の適切な技術または技術の組合せを用いて、共に積層されてもよい。ディスプレイの１層以上の層は、自由浮遊であってもよい。さらに、補足的な接合層は、積層を用いるのではなく、隣接層を接着するために用いられてもよい。半透過ディスプレイは、本願明細書に示された光源のタイプをはじめとする任意の適切なものを用いてもよい。さらに、ＬＣＤの両面における吸収偏光子は、互いに対して９０°における通過偏光方向で配向される必要はなく、ＬＣＤによって透過される光の偏光の回転に応じた何らかの他の角度であってもよい。
【００９１】
したがって、本発明は、上述の特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、添付の特許請求の範囲に完全に記載されているような本発明のすべての態様を網羅すると理解すべきである。さまざまな修正、等価な処理のほか、本発明を適用することが可能であると思われるさまざまな構造物は、本願明細書の再検討によって本発明に関連する当業者には容易に明白となるであろう。特許の請求の範囲は、かかる修正および装置を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
半透過ディスプレイを用いる携帯電話を示している。
【図２】
半透過ディスプレイにおける電力、制御信号および光の流れを概略的に示している。
【図３】
反転画像を有する半透過ディスプレイを概略的に示している。
【図４】
非反転画像を生成する半透過ディスプレイの実施形態を概略的に示している。
【図５】
非反転画像を生成する半透過ディスプレイの別の実施形態を概略的に示している。
【図６】
非反転画像を生成する本発明による改良型半透過ディスプレイの実施形態を概略的に示している。
【図７】
図４〜図６に示されるバックライトディスプレイの実施形態に関する反射ゲインおよびバックライトゲインを示すグラフである。
【図８Ａ】
図６に示された改良型半透過ディスプレイに関するアライメント角に対してプロットされた反射ゲインおよびバックライトゲインを示すグラフである。
【図８Ｂ】
中間偏光子と吸収偏光子との間のアライメント角のさまざまな値の場合の図６に示された実施形態に関する反射ゲインおよびバックライトゲインを示すグラフである。
【図９】
本発明による半透過体アセンブリの異なる実施形態を概略的に示している。
【図１０】
本発明による半透過体アセンブリの異なる実施形態を概略的に示している。
【図１１】
本発明による半透過体アセンブリの異なる実施形態を概略的に示している。
【図１２】
本発明による半透過体アセンブリの異なる実施形態を概略的に示している。
【図１３】
本発明による反射円偏光子を用いた半透過体アセンブリの異なる実施形態を概略的に示している。
【図１４】
本発明による反射円偏光子を用いた半透過体アセンブリの異なる実施形態を概略的に示している。
【図１５】
本発明による反射楕円偏光子の異なる実施形態を概略的に示している。
【図１６】
本発明による反射楕円偏光子の異なる実施形態を概略的に示している。
【図１７】
本発明による半透過体アセンブリの補足的な実施形態を概略的に示している。
【図１８】
本発明による半透過体アセンブリの補足的な実施形態を概略的に示している。
【図１９】
本発明による半透過体アセンブリの補足的な実施形態を概略的に示している。
【図２０】
本発明による半透過体アセンブリの補足的な実施形態を概略的に示している。
【図２１】
本発明による光ガイド層を組み込んだ半透過体アセンブリの実施形態を概略的に示している。
【図２２】
本発明によるカラーフィルタ層を組み込んだ半透過体アセンブリの実施形態を概略的に示している。

Claims (48)

1. ディスプレイにおいてディスプレイモジュールと光源との間で用いるための半透過アセンブリであって、
   吸収偏光子透過偏光状態を規定する前記アセンブリのディスプレイ側における吸収偏光子と、
   前記アセンブリの前記ディスプレイ側から前記吸収偏光子によって透過される光を受けるように配置された第１の反射偏光子であって、前記吸収偏光子透過偏光状態との予め選択された関係において、第１の反射偏光子透過偏光状態を規定する第１の反射偏光子と、
   前記アセンブリの光源側に配置され、前記吸収偏光子から前記第１の反射偏光層によって透過される光を受けるようになっている第２の反射偏光子層であって、前記吸収偏光子透過偏光状態とは異なる第２の反射偏光子透過偏光状態を規定する第２の反射偏光子と、を具備する半透過アセンブリ。
2. 第１の反射偏光子透過偏光状態が前記吸収偏光子透過偏光状態と実質的に類似である、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記吸収偏光子透過偏光状態が直線偏光状態であり、前記第１の反射偏光子透過偏光状態が、前記吸収偏光子透過偏光状態の約１５°内に方向付けられる直線偏光状態である、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記第１の反射偏光子が反射直線偏光子を具備する、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記第１の反射偏光子が、反射円偏光子と、前記反射円偏光子と前記吸収偏光子との間に配置されたリターダ層とを具備する、請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記リターダ層が４分の１波長リターダである、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記第２の反射偏光子が反射直線偏光子を具備する、請求項１に記載のアセンブリ。
8. 吸収偏光子透過偏光状態が直線偏光状態であり、第２の反射偏光子透過偏光状態が、前記吸収偏光子透過偏光状態に平行でない直線偏光状態である、請求項７に記載のアセンブリ。
9. 前記第２の反射偏光子が前記反射直線偏光子と前記第１の反射偏光子との間に偏光回転層を含み、前記反射直線偏光子が、前記吸収偏光子透過偏光状態に実質的に平行である反射直線偏光子透過偏光状態を画定する、請求項７に記載のアセンブリ。
10. 前記第２の反射偏光子が、反射円偏光子と、前記反射円偏光子と前記第１の反射偏光子との間に配置されるリターダ層とを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
11. 前記リターダ層が４分の１波長リターダである、請求項１０に記載のアセンブリ。
12. 前記第２の反射偏光子が反射楕円偏光子である、請求項１に記載のアセンブリ。
13. 前記反射楕円偏光子が、フィルム平面と前記フィルム平面に実質的に垂直でないように整列された螺旋状のコレステリック材料とを有する楕円偏光子フィルムを具備する、請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記反射楕円偏光子が、フィルム平面と前記フィルム平面に実質的に垂直であるように整列された螺旋状のコレステリック材料とを有する楕円偏光子フィルムを具備し、前記楕円偏光子フィルムが、前記フィルム平面に実質的に垂直な方向における光屈折層に入射する光を前記フィルム平面に実質的に垂直でない前記楕円偏光子フィルムを通過する方向に偏向するために、光屈折層に設けられた第１および第２の面を有する、請求項１２に記載のアセンブリ。
15. 前記第１および第２の反射偏光子の少なくとも１つが、拡散反射偏光子を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
16. 前記第１および第２の反射偏光子が直線反射偏光子であり、前記第２の反射偏光子の透過偏光軸が前記第１の反射偏光子の透過偏光軸に対して６０°〜９０°の範囲の角度で方向付けられる、請求項１に記載のアセンブリ。
17. ｉ）前記吸収偏光子および前記第１の反射偏光子と、ｉｉ）前記第１および第２の反射偏光子との、少なくとも一方の間に接着層をさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
18. ｉ）前記吸収偏光子および前記第１の反射偏光子と、ｉｉ）前記第１および第２の反射偏光子との、少なくとも一方の間に拡散層をさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
19. 前記第１の反射偏光子を通る光を前記吸収偏光子に案内するように配置された光案内層をさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
20. 前記吸収偏光子を通過する１つの波長の光を吸収するように配置されたカラーフィルタ層をさらに含み、該カラーフィルタ層が、前記吸収偏光子を通過する異なる波長で光を透過する、請求項１に記載のアセンブリ。
21. 第１の偏光子手段の第１の側面に入射する第１の偏光状態の光を吸収する一方で、前記第１の側面に対向する前記第１の偏光子手段の第２の側面に入射する前記第１の偏光状態の光を反射し、かつ、前記第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態の光を透過するための、第１の偏光子手段と、
    前記第１および第２の偏光状態とは異なる反射偏光状態を有し、第３の偏光状態にある前記第１の偏光手段から受けた光を反射し、かつ、前記第３の偏光状態に直交する第４の偏光状態にある前記第１の偏光手段から受けた光を透過するための、反射偏光手段と、を具備する偏光子アセンブリ。
22. 前記第１の偏光子手段が、前記第１の側面に吸収偏光子を具備するとともに、前記第２の側面に反射偏光子を具備する、請求項２１に記載のアセンブリ。
23. 光変調器と、
    光源と、
    前記光変調器と前記光源との間に配置され、第１の吸収偏光子透過偏光状態を規定する第１の吸収偏光子と、
    前記第１の吸収偏光子と前記光源との間に配置され、前記第１の吸収偏光子透過偏光状態とは異なる第１の反射偏光子透過偏光状態を規定する第１の反射偏光子と、
    前記第１の吸収偏光子と前記第１の反射偏光子との間に配置され、前記吸収偏光子において吸収可能な偏光を有する前記光源から前記第１の反射偏光子によって透過される光を反射し、かつ、前記光変調器から前記第１の反射偏光子に向かって前記吸収偏光子によって透過される光を透過する、第２の反射偏光子と、を具備する光学系。
24. 前記光源は、光を光ガイドに放射するための少なくとも１つの発光体と、前記光ガイドの第１の側面によって前記第１の反射偏光子に光を抽出するための、前記光ガイドに沿って位置する光抽出器とを含む、請求項２３に記載の系。
25. 前記光抽出器が、前記光ガイドの前記第１の面に対向する前記光ガイドの第２の面に拡散領域を含む、請求項２４に記載の系。
26. 前記光抽出器が、前記光ガイドの前記第１の面に対向する前記光ガイドの第２の面に切子面を含む、請求項２４に記載の系。
27. 前記第１の反射偏光子に向かって光を反射するように配置された拡散反射層をさらに含み、前記光源が、前記第１の反射偏光子と前記拡散反射層との間に配置される、請求項２３に記載の系。
28. 前記光源と前記第１の反射偏光子との間に配置された光制御層をさらに含み、該光制御層が前記光源から前記第１の反射偏光子に伝搬する光の方向を制御する、請求項２３に記載の系。
29. 前記第１の吸収偏光子から前記光変調器によって透過される光を受けるように配置された第２の吸収偏光子をさらに含む、請求項２３に記載の系。
30. 光変調器ディスプレイユニットが液晶ディスプレイユニットである、請求項２３に記載の系。
31. 前記光変調器によって作用される画像を前記光変調器を通過する光によって制御するための、前記光変調器ユニットに連結されるコントローラをさらに含む、請求項２３に記載の系。
32. 前記コントローラが、携帯電話の構成要素であり、前記コントローラが、携帯電話から利用者にメッセージを表示するためのディスプレイユニットを制御する、請求項３１に記載の系。
33. 前記光源に連結された電源をさらに含む、請求項２３に記載の系。
34. ディスプレイにおいて光変調器と光源との間で用いるための半透過アセンブリであって、
    前記アセンブリのディスプレイ側に配置された吸収偏光子と、
    前記アセンブリの光源側に配置され、前記吸収偏光子によって透過される光の少なくとも一部を反射するための第１の反射偏光子と、
    前記吸収偏光子と前記第１の反射偏光子との間に配置され、前記吸収偏光子において吸収可能な偏光を有する前記アセンブリの前記光源側から前記第１の反射偏光子によって透過される光を反射し、かつ、前記第１の反射偏光子に向かって前記吸収偏光子によって透過される光を透過するための、第２の反射偏光子と、を具備する半透過アセンブリ。
35. 前記第２の反射偏光子が、前記吸収偏光子の偏光透過軸の１５°以内に方向付けられる偏光透過軸を有する直線反射偏光子である、請求項３４に記載のアセンブリ。
36. 前記第２の反射偏光子が、前記吸収偏光子の偏光透過軸に実質的に平行に方向付けられる偏光透過軸を有する直線反射偏光子である、請求項３４に記載のアセンブリ。
37. 前記第２の反射偏光子が、前記吸収偏光子において吸収可能な偏光を有する前記第１の反射偏光子によって透過される光を実質的にすべて反射する、請求項３４に記載のアセンブリ。
38. 前記吸収偏光子と前記第２の反射偏光子との間、または前記第１および第２の反射偏光子の間に配置される、少なくとも１つの拡散層をさらに含む、請求項３４に記載のアセンブリ。
39. 前記第２の反射偏光子が、コレステリック偏光子と、前記第２の反射偏光子に向かって前記吸収偏光子によって透過される光の、前記コレステリック偏光子による反射を実質的に最小限に抑えるように配置された前記コレステリック偏光子と前記吸収偏光子との間のリターダ層とを含む、請求項３４に記載のアセンブリ。
40. 前記第２の反射偏光子が、前記吸収偏光子から受けた光を実質的にすべて透過するように方向付けられた反射直線偏光子である、請求項３４に記載のアセンブリ。
41. 前記第１の反射偏光子が直線偏光子である、請求項３４に記載のアセンブリ。
42. 前記第１の反射偏光子が、前記吸収偏光子から前記第１の反射偏光子によって受けた光の一部の透過を前記第１の反射偏光子によって行うことができるように方向付けられる、請求項４１に記載のアセンブリ。
43. 前記第１の反射偏光子が、前記吸収偏光子の透過偏光軸に実質的に平行な透過偏光軸を有する直線反射偏光子であり、前記第１および第２の反射偏光子の間に配置された複屈折リターダ層をさらに具備し、前記複屈折リターダ層が、前記第１および第２の反射偏光子の間で伝搬する光の偏光を回転するように方向付けられる、請求項４１に記載のアセンブリ。
44. 前記第１の反射偏光子が、コレステリック偏光子を具備する、請求項３４に記載のアセンブリ。
45. 前記コレステリック偏光子が反射円偏光子であり、前記第１の反射偏光子が前記コレステリック偏光子と前記第２の反射偏光子との間に配置され、前記吸収偏光子から前記第１の反射偏光子によって受けた光の一部の透過を前記第１の反射偏光子によって行うことができるように方向付けられたリターダ層をさらに含む、請求項４４に記載のアセンブリ。
46. 前記コレステリック偏光子が、前記吸収偏光子から前記第１の反射偏光子によって受けた光の一部の透過を前記第１の反射偏光子によって行うことができるように方向付けられた反射楕円偏光子である、請求項４４に記載のアセンブリ。
47. 前記第２の反射偏光子から前記吸収偏光子を通過する光を案内するための光案内層をさらに具備する、請求項３４に記載のアセンブリ。
48. 前記吸収偏光子によって透過された第１の波長で光を吸収するとともに、前記吸収偏光子によって透過された第２の波長で光を透過するために配置された、カラーフィルタ層をさらに具備する、請求項３４に記載のアセンブリ。

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